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全新核能技术“人造太阳”，下一个能源革命？
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摘要：本文为「金十数据」原创文章，未经许可，禁止转载，违者必究。 众所周知，核电已经成为继高铁之后又一闪耀世界的“国家名片”。目前我国已经掌握两种处于世界先进水平的三代核
本文为「金十数据」原创文章，未经许可，禁止转载，违者必究。
众所周知，核电已经成为继高铁之后又一闪耀世界的“国家名片”。目前我国已经掌握两种处于世界先进水平的三代核电技术“华龙一号”和“国和一号”；而与当前的核能相比，另一种全新的核能技术——人造太阳，我国也已经走在世界最前列，领先美欧5年以上。接下来就聊一聊人造太阳的那些事。
人造太阳其实就是模仿太阳内部的工作原理，通过人为可控核聚变来获得能源造福人类。我们都知道，核裂变和核聚变都会产生巨大的能量，在军事上，它们分别应用到了原子弹和威力更大的氢弹上。但无论是原子弹还是氢弹，它们的核裂变与核聚变都是不受控制的，一旦突然释放能量，将造成巨大的灾难。
然而，核电发展至今，人类也只掌握了可控核裂变技术，比如我们目前使用的核电站，就是这一技术的实践，根据国际原子能机构公布的数据，2019年核电占全球发电量的比重已经接近10%。不难想象，一旦我们掌握了可控核聚变技术，将更大地造福全人类。
实际上，据估算，一升海水提出的聚变能源就相当于300升汽油，全球的聚变原料足够人类使用上百亿年，说白了这是取之不尽用之不竭的能源。还有关键的一点是，与核电站产生的放射性物质相比，核聚变产物没有放射性，是真正安全的清洁能源。因此，人造太阳也被视为进入第四次工业革命的最强大基石之一。
正是意识到它的重要战略价值，早在上世纪50年代，美英等国就开始投入巨资进行聚变研究。不过，想要驯服这样一股巨大的能量谈何容易？首先就需要解决“超高温”、“超高密度”等问题。
比如核聚变产生的等离子体的温度就超过1亿摄氏度，如此高的温度，任何材料显然都无法承受。因此上世纪50年代，美国启动的“舍伍德工程”、英国的ZETA聚变装置等人造太阳项目，最终试实验效果都不明显。
那么，最后是如何克服这个难题？这就要说到苏联科学家萨哈罗夫提出的“托卡马克”概念了。“托卡马克”，俄语意思是“环状磁容器”，简单来说就是利用强磁场的作用，使得高温的离子体都悬浮起来，被约束在环状腔体内，不与装置内壁接触。这个方案早在1958年就被提了出来，但直到上世纪60年代末，它的有效性才得到证实，随后世界各国便掀起了第二波核聚变研发热潮，其中美国、欧洲、日本、苏联的相关研究走在了前列。
虽然我国起步也不晚，上世纪70年代我国就已经开始了托卡马克装置的研究，但由于当时受限于资金和技术，并没有取得多大的进展。
到了上世纪80年代，因为意识到要让核聚变支持发电必须建造更大的托卡马克装置，单个国家无法承担巨额投资，于是在1985年，美国、苏联、欧共体、日本“合伙拉网”，共同推出了“国际热核聚变实验堆”计划。然而，因为当时中国经济、技术落后，美苏等国根本就不肯带我们，可见，这个所谓的“国际项目”，也只有强国玩得起。
那么，在这样的大环境下，我们国家又是如何做到后来者居上的？转折点就出现在上世纪90年代，当时苏联解体，俄罗斯愿意向我国转赠超导托卡马克装置T-7。当然，我们也回赠了俄罗斯一些生活物资，并非是白拿它的。虽然T-7是前苏联的旧物，但经过我国重新设计、改造建成“合肥超环”，我国逐渐掌握了超导托卡马克技术，同时培养了一批工程师，自此，中国人造太阳的研发开始驶入快车道。
2002年底，我国就完成了中国环流器第二代装置HL-2A的建设。也就是这一年，因资金、技术等问题导致工期一拖再拖的“国际热核聚变实验堆”计划，开始考虑把中国拉进来。2006年，中国正式签署协议加入到该计划中。可以说，这一次，中国是凭实力进去的。
当然，中国一方面参与国际合作，另一方面自己也捋起袖子单干，可谓双管齐下，而且更重要的是，中国的单干一发不可收拾。2007年，世界首个全超导托卡马克“东方超环”（EAST）正式投入使用，这使我国从“进入国际主流水平”跃进到了“国际先进水平前列”。
到了2009年，中国环流器二号M装置也获得批复立项。2020年底，该装置在成都建成并首次实现放电，这标志着我国自主掌握了大型“人造太阳”的设计、建造、运行的一整套技术。要知道，国际“人造太阳”项目计划在2025年才获得第一束等离子体。也就是说，中国的“人造太阳”项目已经甩开国际同行至少5年。
可以说，在“人造太阳”领域，中国已遥遥领先全球，这离不开中国科研工作者的艰苦奋斗。不过，我们也要意识到，当前我国的“人造太阳”虽已实现放电，但距离实际应用还很遥远。总之，万丈高楼平地起，想要驯服这样一股巨大的能量，中国科研人员仍需努力！
文章来源：《能源与节能》 网址: http://www.nyyjnzz.cn/zonghexinwen/2021/0325/1101.html